(来源:中化新网)
20年前,中国控释肥产业深陷国外技术垄断重围,核心专利受制于人,生产工艺落后,市场份额寥寥;20年后,以茂施农业科技有限公司为代表的中国控释肥企业实现全面突围。如今,中国包膜控释肥年实际产量超130万吨,占据全球60%以上的市场份额,相关核心专利占全球总量一半以上,基础研究深度、产业化应用广度、市场覆盖范围均居世界前列,正是茂施等龙头企业与科研机构的协同创新,共同推动了中国控释肥产业的崛起。
溯源破局:以根技术突破终结国外垄断
本世纪初,国内控释肥市场被溶剂型聚乙烯包膜技术主导。该技术存在溶剂不安全环保、膜材料无法降解、生产成本高等问题,仅应用于高端经济作物,难以走进大田惠及亿万农户。当时,控释肥核心技术被国外企业掌控,专利壁垒森严,中国控释肥产业发展举步维艰。
在行业困局中,茂施踏上自主研发之路,该公司总经理钟成虎瞄准了当时最前沿的RLC无溶剂反应层包膜技术,先后开发出无溶剂环氧树脂和聚氨酯控释肥技术,成为突破行业发展的关键。
茂施深耕控释肥基础理论研究,实现了一系列国际领先的理论突破。2010年,钟成虎推导出控释肥“膜内外压强差公式”,首次从理论层面揭示养分释放的核心机理,取得了重大的理论创新;2016年,在北京IFA国际缓控释大会上,茂施向全球公布“压强差公式”和“渗透压公式”,提出膜材料亲疏水性是决定养分释放期的关键因素;2025年,团队再次实现理论突破,首次提出“饱和吸水率”是控释肥膜内外压强差建立后释放期的核心因素,明确包膜厚度仅影响前期释放,膜材料中液态水作为养分渗透“桥梁”,其“饱和吸水率”决定后期养分释放快慢。这一系列理论成果,构建了控释肥研发的核心理论体系,也让茂施掌握了控释肥研发的核心密码。
理论突破迅速转化为技术革新。相较于溶剂型聚乙烯技术,茂施无溶剂聚氨酯技术实现质的飞跃:包膜厚度仅2.0%,于2013年获农业部45%缓释肥料首家登记;在成本控制上,茂施吨生产成本约30美元,解决了控释肥“价格高、难普及”的难题。同时,茂施采用的生物基包膜材料可降解,施入土壤后2至3年膜分解成粉末,实现“肥尽其用、膜尽其责”;养分释放精准匹配作物生长周期,肥料利用率较传统化肥提升30%以上。
创新迭代:以材料工艺双突破筑牢根基
从技术破局到规模领先,茂施以包膜材料革新为核心,以生产工艺精进为支撑,以专利布局完善为保障,筑牢行业领跑根基,带动全产业链创新突破。
钟成虎深知,控释肥的核心竞争力在于“膜”。早期控释肥包膜多采用化工原料,部分材料分解后仍对土壤存在潜在影响。在解决养分释放机理后,茂施开始设计系列生物基聚酯多元醇。历经多年研发,茂施开发了全生物基膜材料,在提升膜材料安全性的同时,保留了聚氨酯技术的精准控释性。
为彻底解决控释肥安全和成本问题,茂施另辟蹊径,首创氨基树脂控释技术,提出“以肥做膜”全新路径。该技术将尿素转化的三聚氰胺和二醛类化合物合成三聚氰胺单体,在有机酸催化剂作用下转化为氨基树脂,然后进行包膜,施入土壤后,包膜可直接分解为脲醛肥料,解决了膜材料污染问题,真正做到“膜肥一体、全程无害”。
生产工艺的规模化、稳定性,是技术产业化的关键。控释肥包膜的核心难点,不仅在于包衣质量和低包衣率,更在于大规模稳定生产,因此,需要对机械、电控和程序进行长期优化方能实现。从2007年开始,茂施历经20年工艺打磨,实现生产规模阶梯式跃升:从最初投料200千克,逐步升级到1吨、4吨、6吨、12吨、16吨,目前单套设备最大年产能达13.5万吨。2026年,茂施即将新增一条18万吨级生产线,建成后将成为国内规模最大的控释肥单套生产线。
在产品品类与专利布局上,茂施针对不同作物养分需求,打造“控得玖”控氮型、控氮控钾型、控释复合肥及中微肥三大系列30余个品种,近20年来,茂施累计申请专利78项(国际专利7项),获授权54项,其中美国和日本发明专利各2项,构建起覆盖核心材料、工艺、装备的完整专利护城河。
技术的价值,在于全球共享。2024年5月在新加坡IFA会议期间,世界500强沙特基础工业公司(SABIC)与茂施签订合作备忘录,引进中国控释肥技术在沙特生产包膜尿素。茂施生物基控释肥技术凭借超薄包膜、超低成本、大规模、高度自动化、精准的养分释放控制以及可降解的生态优势,成为沙特控释肥技术引进的首选。
规模领先:以产业担当撬动全球市场
衡量一个产业的国际地位,既要看技术高度,也要看产业规模与市场影响力。2025年,茂施包膜尿素年产量达55万吨,控释掺混肥年产量达60万吨。目前,茂施已建成三大生产基地,具备年产120万吨生物基包膜尿素、300万吨控释掺混肥料生产能力,成为国内控释肥行业龙头企业。
茂施的规模跃升,带动中国控释肥产业实现整体规模化发展。无溶剂聚氨酯技术的普及,让控释肥彻底摆脱“高端小众”标签,广泛应用于玉米、小麦、水稻等大田作物和大蒜、果蔬等经济作物产区。
作为国内控释肥出口的领军企业之一,茂施的市场版图早已突破国门。2025年茂施出口包膜尿素达2.1万吨。其中,出口日本近1万吨,占日本市场10%。此外,产品还批量出口韩国、澳大利亚、法国、美国、荷兰等国家和地区。
赋能农业:以减肥增产彰显社会价值
农业科技的价值,最终要体现在田间地头。茂施控释肥技术凭借养分精准释放、肥料利用率高的核心优势,在玉米、小麦、水稻、大蒜等关键作物种植中实现减肥增产、省工增收的显著成效,为保障国家粮食安全、推动农业绿色发展提供重要支撑。
茂施控释肥技术的广泛应用,带来了显著的社会与生态效益。据测算,该技术可实现氮肥减量20%~30%,年减少化肥流失超40万吨,从源头降低农业面源污染;生物基包膜材料可降解,能减少农业固体废弃物污染,助力农业“双碳”目标实现,为保障国家粮食安全、促进农民增收、保护农业生态环境发挥重要作用。